Řasy jsou palivem budoucnosti

Proti biopalivům vyráběným ze suchozemských rostlin existuje řada námitek: zabírají zemědělskou půdu, zdražují potraviny, jejich výroba je drahá. Řešení se už ale rýsuje. Za jednu z perspektivních cest jsou považovány řasy. Ano, vodní mikroorganismy, často pouhým okem neviditelné, nebo viditelné jenom jako zelený povlak, kvůli němuž si nejspíš rozmyslíte koupání v rybníku...

Nenáročné zelené mikroorganismy

Suchozemské rostliny jsou k výrobě kapalných paliv málo vhodné i proto, že podstatnou část jejich těl tvoří stonky či kůra obsahující celulózu a lignin. Ty jsou hůře zpracovatelné a jejich přítomnost prodražuje výrobu bionafty.

Naopak řasy žádná podpůrná pletiva jako stonky nebo kůru nepotřebují, protože se volně vznášejí ve vodě. Zejména některé vodní řasy jsou z hlediska alternativní energetiky velmi zajímavé. Zatímco podíl oleje v celé rostlině řepky je pouze několik procent (v samotném semeni ho je okolo 50 procent), některé druhy řas obsahují až 60 procent tuku z celé své hmotnosti. A z oleje už lze vyrobit bionaftu snadno a levně. Ale nejen to. Řasy také rostou mnohem rychleji než polní energetické plodiny, nesklízejí se sezónně, nýbrž průběžně, a lze je pěstovat v místech, která se pro zemědělskou výrobu nehodí. Dokonce i v mořské vodě - mohly by tedy být vhodnou "plodinou" například v přímořských pouštích.

Avšak ani sladkovodní řasy kupodivu nejsou náročné na vodu. Suchozemské rostliny ji totiž potřebují k dopravě živin z půdy do listů a pak ji jednoduše nechají odpařit. Řasy nic takového nemají zapotřebí.

"V uzavřeném systému bioreaktoru řasy spotřebují pouhé jedno procento množství vody v porovnání s polními plodinami," vysvětluje biolog Ganthi Murthy z Oregon State University.

Řasy mohou využít k růstu zplodiny ze spaloven

Jednou z perspektivních cest produkce energetických řas je pěstování ve vodních kulturách, tzv. bioreaktorech, které nepotřebují polní pozemky a mohou být i na jinak nevyužitelné ploše. A navíc, pokud bude výroba umístěna tam, kde se spalují fosilní paliva, například u tepelných elektráren, spaloven či tepláren, mohou z jejich kouřových plynů odebírat oxid uhličitý, jenž zrychlí jejich růst a zvýší výnos biomasy. CO2 totiž všechny fotosyntetické organismy (rostliny stejně jako řasy) rozkládají na kyslík a uhlík. Kyslík se přitom vrací do atmosféry, uhlík využijí ke stavbě svých těl. Okruh se tím uzavře: CO2 z kouřových plynů je zabudován do biomasy a z ní se vyrobí nové palivo.

V zahraničí již směřuje vývoj bioreaktorů od pokusných zařízení ke komerčním typům. V USA dokonce existují nadšenci, kteří si zkoušejí pěstovat řasy v amatérských reaktorech zhotovených z PET-lahví.

Český vědec vylepšil bioreaktor

Vědecký tým profesora Williama B. Zimmermanna z University of Sheffield, jehož členem byl i český odborník Václav Tesař, nyní získal prestižní Moultonovu medaili za nové řešení bioreaktoru pro pěstování řas, jímž probublávají kouřové plyny. Pro přechod CO2 do vody, a tím i do metabolismu řas, je důležitá velikost bublin - čím menší, tím lepší. Profesor Tesař proto v rámci tohoto projektu vyvinul oscilátor, jenž umožní vytvářet bublinky CO2 o řád menší, než tomu bylo v dosavadních zařízeních. Díky velkému povrchu těchto miniaturních bublin dochází k lepšímu přechodu plynu do kapaliny. Tak se podařilo dosáhnout rychlejšího růstu řas a větší produktivity bioreaktoru.

Geneticky upravená superřasa

Jedním z problémů produkce biopaliv z řas je skutečnost, že druhy, které rychle rostou, obsahují málo tuků - a naopak. Nastupuje proto genetické inženýrství, jež by mělo obě vlastnosti spojit. Do řešení problémů se pustil také americký vědec Craig Venter, který se předtím proslavil zmapováním lidského genomu.

"Snažíme se upravit genom řas tak, aby vyráběly uhlovodíky podobné ropě," uvedl Craig Venter v časopisu New Scientist. "Chceme, aby je neukládaly ve svých tělech, ale uvolňovaly je do okolí. Výsledkem bude kapalina, již půjde zpracovávat v rafineriích, jako se dnes zpracovává ropa."

Venterův výzkum financuje nadnárodní těžařská korporace Exxon Mobil zpracovávající ropu a zemní plyn. Ta za uplynulý rok vložila do výzkumu biopaliv 600 milionů dolarů. Hledání náhrady za fosilní paliva začíná být zřejmě naléhavé.

"Nejde o to, jestli to dokážeme," řekl Venter, "jde o to, jestli to dokážeme jednoduše a levně."

Existuje ale ještě jedna cesta energetického využití vodních mikroorganismů, která by se bez dalšího zpracování úplně obešla.

Biotechnologická firma Melis Energy kalifornského profesora Tasiose Melise se snaží přimět řasu Chlamydomonas reinhardtii, aby na světle produkovala přímo vodík. Z něj je pak možné vyrábět v palivových článcích elektřinu, anebo jej použít jako palivo. Řasy přitom mohou fungovat také jako čistička odpadních vod. Z vody si totiž pro stavbu svých buněk berou i to, co my lidé považujeme za znečištění - od hnojiv ze zemědělské výroby a fosforu z pracích prášků až po těžké kovy.

Typy řas

Řasy představují velkou a nesourodou skupinu jednoduchých organismů vodních, které využívají energie slunečního záření. Žijí jak v moři, tak ve sladkých vodách, ale i na souši (nejčastěji v tropických deštných pralesích nebo symbioticky s houbami v podobě lišejníku). Jsou jednobuněčné i vícebuněčné. Jednobuněčné se volně vznášejí ve vodě jako součást rostlinného planktonu, vícebuněčné často vytvářejí orgány podobné kořenům a stélce vyšších rostlin, a žijí přisedle. Pro výrobu biopaliv jsou nejperspektivnější řasy zelené obsahující chlorofyl. Jiné skupiny obsahují jiná fotosyntetická barviva, známe tedy také řasy červené a hnědé.

Foto: Renewable fuels and power

1. Zelená síla

Pokusný bioreaktor na produkci energetických řas.

Foto: Colorado State University

2. Hledání správného druhu

Z tisíců druhů řas je třeba vybrat a vyšlechtit ty nejvhodnější.

Foto: Auro-biofuel labs

3. Energetická "polévka"

Biolog Ganti Murthy u laboratorního bioreaktoru na pěstování řas.

Foto: Oregon State University